IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Лебедева А.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Актуальность: в природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь, а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман. Зимой моря и реки покрываются льдом, а весной этот лед тает. Значение тепловых явлений в жизни человека очень велико. К примеру, незначительное изменение температуры организма означает заболевание. Температура внешней среды в любом точке Земли меняется как в течение суток, так и в течение года. Организм сам по себе не может компенсировать изменение температуры при теплообмене со средой, и нужно принимать какие-то дополнительные меры: т.е. надеть соответствующую одежду, строить жильё с учетом условий местности, где живут люди, ограничивать пребывание человека в среде, температура которой отличается от температуры организма.

Гипотеза: благодаря научным знаниям и достижениям созданы легкие, прочные малотеплопроводные материалы для одежды и защиты жилища, кондиционеры, вентиляторы и прочие приспособления. Это позволяет нам преодолевать трудности и многие проблемы, связанные с теплом. Но все же изучать тепловые явления необходимо, так как они имеют исключительно большое влияние на нашу жизнь.

Цель: изучение тепловых явлений и тепловых процессов.

Задачи: рассказать о тепловых явлениях и тепловых процессах;

изучить теорию тепловых явлений;

на практике рассмотреть существование тепловых процессов;

показать проявление этих опытов.

Ожидаемый результат: проведение опытов и изучение наиболее распространенных тепловых процессов.

Результат работы над проектом: подобран и систематизирован материал по теме, проведены опыты и блиц – опрос учащихся, подготовлена презентация, представлено стихотворение собственного сочинения.

Тепловые явления – физические явления, которые связаны с нагреванием и охлаждением тел.

Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация – все это примеры тепловых явлений.

Тепловое движение - процесс хаотичного (беспорядочного) движения

частиц, образующих вещество.

Чем выше температура, тем больше скорость движения частиц. Чаще всего рассматривается тепловое движение атомов и молекул. Молекулы или атомы вещества всегда находятся в постоянном беспорядочном движении.

Это движение обусловливает собой наличие в любом веществе внутренней кинетической энергии, которая, связана с температурой вещества.

Поэтому, беспорядочное движение, в котором всегда находятся молекулы или атомы, называется тепловым.

Изучение тепловых явлений показывает, что насколько в них уменьшается механическая энергия тел, настолько же увеличивается их механической и внутренней энергий, при любых процессах остаётся неизменной.

В этом заключается закон сохранения энергии.

Энергия не возникает из ничего и не исчезает никуда.

Она может лишь переходит из одного вида в другой, сохраняя своё полное значение.

Тепловое движение молекул никогда не прекращается. Поэтому любое тело всегда обладает какой-то внутренней энергией. Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов и не зависит от механического положения тела и его механического движения. Изменение внутренней энергии тела без совершения работы называется теплопередачей.

Теплопередача всегда происходит в направлении от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой.

Существует три вида теплопередачи:

Тепловые процессы – разновидность тепловых явлений; процессы, при которых меняется температура тел и веществ, а также возможно изменение их агрегатных состояний. К тепловым процессам относятся:

Нагревание

Охлаждение

Парообразование

Кипение

Испарение

Кристаллизация

Плавление

Конденсация

Сгорание

Сублимация

Десублимация

Рассмотрим в качестве примера вещество, которое может находиться в трёх агрегатных состояниях: вода (Ж- жидкое, Т- твердое,Г- газообразное)

Нагревание – процесс повышения температуры тела или вещества. Нагревание сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. При нагревании агрегатное состояние вещества не изменяется.

Опыт 1: Нагревание.

Наберём воду из крана в стакан и измерим её температуру (25°C),

затем поставим стакан на теплое место (окно на солнечной стороне), и через некоторое время измерим температуру воды (30°C).

Подождав ещё некоторое время, я еще раз измерила температуру (35°C). Вывод: термометр показывает увеличение температуры сначала на 5°C, а потом и на 10°C.

Охлаждение – процесс, понижения температуры вещества или тела; Охлаждение сопровождается выделением теплоты в окружающую среду. При охлаждении агрегатное состояние вещества не изменяется.

Опыт 2: Охлаждение.Посмотрим как происходит охлаждение на опыте.

Из крана в стакан наберём горячую воду и измерим её температуру (60°C) затем этот стакан на некоторое время поставим на подоконнике, после чего измерим температуру воды и она стала равной (20°C).

Вывод: вода охлаждается и термометр показывает понижение температуры.

Опыт 3: Кипение.

С кипением мы каждый день сталкиваемся дома.

Нальём в чайник воду и поставим его на плиту. С начала вода нагревается, а затем происходит кипения воды. Об этом свидетельствует пар, выходящий из носика чайника.

Вывод: при кипении воды, пар из горлышка чайника выходит через маленькое отверстие и свистит и мы выключаем плиту.

Испарение – это парообразование , происходящее со свободной поверхности жидкости.

Испарение зависит от:

Температуры вещества (чем выше температура, тем интенсивнее испарение);

Площади поверхности жидкости (чем больше площадь, тем больше испарение);

Рода вещества (разные вещества испаряются с разной скоростью);

Наличия ветра (при наличии ветра испарение происходит быстрее).

Опыт 4: Испарение.

Если Вы когда-нибудь наблюдали за лужами после дождя, то Вы, несомненно, замечали, что лужи становятся меньше и меньше. Что произошло с водой?

Вывод: она испарилась!

Кристаллизация (отвердевание) – это переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Кристаллизация сопровождается выделением энергии (теплоты) в окружающую среду.

Опыт 5: Кристаллизация. Чтобы обнаружить кристаллизацию, проведём опыт.

Наберём воду из крана в стакан и поставим в морозильную камеру холодильника. Через некоторое время происходит процесс отвердевания вещества, т.е. на поверхности воды появляется корка. Затем вся вода в стакане полностью превратилась в лед, то есть кристаллизуется.

Вывод: сначала вода охлаждается до 0 градусов, затем замерзает.

Плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое. Этот процесс сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. Чтобы расплавить твёрдое кристаллическое тело ему необходимо передать некоторое количество теплоты.

Опыт 6: Плавление.Плавление легко обнаруживается на опыте.

Достаём из морозильной камеры холодильника стакан с замёрзшей водой, который поставили мы. Через некоторое время в стакане появилась вода – лед начал таять. Спустя некоторое время весь лед растаял, то есть полностью перешел из твердого в жидкое.

Вывод: лёд с течением времени получает тепло от окружающей среды и со временем растает.

Конденсация –переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация сопровождается выделением теплоты в окружающую среду.

Опыт 7: Конденсация.

Мы вскипятили воду и поднесли к носику чайника холодное зеркало. Через несколько минут на зеркале четко видны капли конденсировавшегося водяного пара.

Вывод: пар оседая на зеркале превращается в воду.

Явление конденсации можно наблюдать летом, ранним прохладным утром.

Капельки воды на траве и цветах – роса – свидетельствуют о том, что водяной пар, содержавшийся в воздухе, конденсировался.

Сгорание – процесс сжигания топлива, сопровождающийся выделением энергии.

Эта энергия используется в различных

сферах нашей жизни.

Опыт 8: Сгорание. Каждый день мы можем наблюдать, как сгорает природный газ в горелке плиты. Это и есть процесс сгорания топлива.

Также процессом сгорания топлива является процесс сжигания дров. Поэтому, чтобы провести опыт по сгоранию топлива, достаточно только зажечь газовую

горелку или спичку.

Вывод: при сгорании топлива выделяется тепло, может появиться специфический запах.

Результат работы над проектом:в своей проектной работе я изучила наиболее распространенные тепловые процессы: нагревание, охлаждение, парообразование, кипение, испарение, плавление, кристаллизация, конденсация, сгорание, сублимации и десублимации.

Кроме того, в работе были затронуты такие темы, как тепловое движение, агрегатные состояния веществ, а также общая теория по тепловым явлениям и тепловым процессам.

На основе простейших опытов рассматривалось то или иное тепловое явление. Опыты сопровождаются демонстрационными картинками.

На основе опытов рассмотрено:

- существование различных тепловых процессов;

  • доказана актуальность тепловых процессов в жизни человека.

Также мною был проведен блиц-опрос учащихся 9 «А» класса в составе 15 человек.

Блиц – опрос учащихся 9 класса.

Вопросы:

1. Что такое тепловые явления?

2. Приведите примеры тепловых явлений

3. Какое движение называют тепловым?

4. Что такое теплопроводность?

5. Агрегатные превращения – это…

6. Явление превращения жидкости в пар?

7. Явление превращения пара в жидкость?

8. Какой процесс называется плавлением?

9. Что такое испарение?

10. Назовите процессы, обратные нагреванию, плавлению, испарению?

Ответы:

1. Тепловые явления - физические явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел

2. Примеры тепловых явлений: нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация

3. Тепловое движение – беспорядочное, хаотическое движение молекул

4. Теплопроводность – передача тепла от одной части к другой

5. Агрегатные превращения – это явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое

6. Парообразование

7. Конденсация

8. Плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое. Этот процесс сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды

9. Испарение – это парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости

10. Процессы, обратные нагреванию, плавлению, испарению – охлаждение, кристаллизация, конденсация

Результаты блиц - опроса:

1. Правильный ответ – 7 чел – 47%

Неправильный ответ – 8 чел – 53%

2. Правильный ответ –6 чел – 40%

Неправильный ответ –9 чел – 60%

3. Правильный ответ – 10 чел – 67%

Неправильный ответ – 5 чел – 33%

4. Правильный ответ –6 чел – 40%

Неправильный ответ – 9 чел – 60%

5. Правильный ответ – 8 чел – 53%

Неправильный ответ – 7 чел – 47%

6. Правильный ответ – 12 чел – 80%

Неправильный ответ – 3 чел – 20%

7. Правильный ответ – 8 чел – 53%

Неправильный ответ – 7 чел – 47%

8. Правильный ответ – 10 чел – 67%

Неправильный ответ – 5 чел – 33%

9. Правильный ответ – 13 чел – 87%

Неправильный ответ – 2 чел – 13%

10. Правильный ответ – 8 чел –53%

Неправильный ответ – 7 чел – 47%

Блиц-опрос показал, что ученики не достаточно знакомы с этой темой, и я надеюсь, что мой проект поможет им восполнить недостающие пробелы по данной теме.

Поставленная мною цель и задачи проектной работы выполнены.

Закончить свою работу хочу стихотворением, которое мы сочинили вместе с моим дедушкой.

Тепловые явления

Мы явления изучаем,

Про тепло познать желаем.

Мы живем в чудесном мире -

Все, как дважды два - четыре.

Выполняем мы работу,

Раскачав молекул роту,

Колем на дрова бревно -

Нам становится тепло.

Очень важная задача-

Это теплопередача.

Тепло можно передать,

От воды нагретой взять.

Все тела теплопроводны:

Вода греет радиатор,

Воздух снизу вверх идет,

В дом тепло передает.

А оконное стекло

В доме бережет тепло.

В раме есть воздушный слой -

Для тепла стоит горой.

Он тепло не пропускает

И в квартире сохраняет.

Ну а днем, мы знаем сами,

Солнце даст тепло лучами…

Чтоб познать все свойства эти,

В дружбе жить с теплом на свете,

И на деле применить -

Надо ФИЗИКУ учить!!!

Список литературы

1. Рахимбаев М.М. Флеш-учебник: «Физика. 8 класс». 2. Преподавание физики, развивающее ученика. Кн.1. Подходы, компоненты, уроки, задания / Сост.и под ред. Э.М. Браверман:- М.: Ассоциация учителей физики, 2003. - 400 с. 3. Дубовицкая Т.Д. Диагностика значимости учебного предмета для развития личности учащихся. Вестник ОГУ, №2, 2004. 4. Колеченко А.К. Энциклопедия педагогических технологий: Пособие для преподавателей. – СПб.: КАРО, 2004. 5. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе активизации, интенсификации и эффективного управления УВП. М.: НИИ школьных технологий, 2005. 6. Электронные ресурсы:Сайт http://school-collection.edu.ru Сайт http://obvad.ucoz.ru/index/0Сайт http://zabalkin.narod.ru Сайт http://somit.ru